KR101283367B1 - Liquid crystal display and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보상필름과 내장형 위상자의 패터닝이 필요없이, 선경사각(Pretilt angle) 조절에 의해 반사영역과 투과영역의 위상차 제어가 가능한 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 보상필름과 내장형 위상자의 패터닝 공정없이도 고화질, 광시야각이 확보되는 효과가 있다. FFS(Fringe Field Switching) 모드를 사용하기 때문에 화소전극 위에 위치한 액정 분자들이 인접한 액정 분자들과의 탄성토크(elastic torque)로 인하여 회전할 수 있게 되어 고투과율의 특성도 갖는다. 또한 반사영역에 코팅된 절연층 두께 조절에 의해 단일감마특성을 맞출 수 있으며, 액정의 선경사각(Pretilt angle) 제어를 통한 광학특성 세팅(setting)이 가능하여 제조공정이 용이한 단일 셀갭의 형태로 구현할 수 있는 효과가 있다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of controlling the phase difference between a reflection area and a transmission area by adjusting a pretilt angle without the need for patterning of a compensation film and an embedded phase. It is about a method.
According to the present invention, a high quality and a wide viewing angle can be secured even without a patterning process of a compensation film and a built-in retarder. Since the FFS mode is used, the liquid crystal molecules positioned on the pixel electrode may rotate due to the elastic torque of adjacent liquid crystal molecules, and thus have high transmittance characteristics. In addition, the single gamma characteristic can be adjusted by adjusting the thickness of the insulating layer coated on the reflective area, and the optical characteristics can be set by controlling the tilt angle of the liquid crystal. There is an effect that can be implemented.

Description

액정표시장치와 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Liquid crystal display and its manufacturing method {LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보상필름과 내장형 위상자의 패터닝이 필요없이, 선경사각(Pretilt angle) 조절에 의해 반사영역과 투과영역의 위상차 제어가 가능한 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of controlling the phase difference between a reflection area and a transmission area by adjusting a pretilt angle without the need for patterning of a compensation film and an embedded phase. It is about a method.

액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형과 반사형 액정표시모드로 나뉠 수 있다. 투과형 액정표시모드는 액정 패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(backlight)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 정보를 표시하는 형태이고, 반사형 액정표시모드는 외부의 자연광이나 인조 광을 반사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절함으로써 정보를 표시하는 형태이다. 투과형 액정표시모드는 인위적인 배면광원을 사용하므로 어두운 외부 환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있으나 소비전력이 높고 주변 환경이 밝으면 디스플레이의 시인성이 떨어지는 단점이 있다. 반면, 반사형 액정표시모드는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조이므로 투과형 액정표시모드에 비해 얇고 가벼우며, 소비전력이 낮은 장점이 있다. 다만, 주변 환경이 어두운 곳에서는 시인성이 떨어지며 고화질을 구현하기 어려운 단점을 가지고 있다. The liquid crystal display may be classified into a transmissive type and a reflective type liquid crystal display mode according to the light source used. Transmissive liquid crystal display mode is a form of displaying information by adjusting the amount of light according to the arrangement of liquid crystals by injecting artificial light from the backlight (backlight) attached to the back of the liquid crystal panel to the liquid crystal. The mode is a form in which information is displayed by reflecting external natural or artificial light and adjusting light transmittance according to the arrangement of liquid crystals. Since the transmissive liquid crystal display mode uses an artificial back light source, a bright image can be realized even in a dark external environment. However, if the power consumption is high and the surrounding environment is bright, the visibility of the display is poor. On the other hand, the reflective liquid crystal display mode has a structure in which most of the light is dependent on external natural light or artificial light source, so that it is thinner and lighter than the transmissive liquid crystal display mode and has low power consumption. However, visibility is low in the dark environment and has a disadvantage of difficult to implement high quality.

최근에는 이러한 두 형태의 액정표시모드들의 단점을 극복하고 장점만을 구현하기 위해서 두 가지 모드를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치인 반투과형 액정표시장치가 주로 사용되고 있는 추세이다. 이러한 반투과형 액정표시장치는 반사부와 투과부의 초기 위상차 값과 on-off 위상지연 변화가 달라 하나의 화소에 두가지 모드를 조합하기 위하여 일반적으로 다양한 보상필름을 이용한 이중 셀갭 구조로 사용되고 있다. 그러나 보상필름을 사용하면 투과영역의 화질특성이 떨어질 뿐만 아니라 제품의 두께가 증가하고 제조비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 또한 이중 셀갭 구조를 위한 추가적인 제조공정은 비용 상승의 요인이 된다.Recently, in order to overcome the shortcomings of the two types of liquid crystal display modes and to implement only the advantages, the transflective liquid crystal display device, which is a device that can select and use two modes appropriately according to a need, is mainly used. The transflective liquid crystal display device is generally used in a double cell gap structure using various compensation films to combine two modes in one pixel because the initial phase difference value and the on-off phase delay change of the reflecting part and the transmitting part are different. However, the use of the compensation film not only degrades the image quality characteristics of the transmission region, but also increases the thickness of the product and increases the manufacturing cost. In addition, the additional manufacturing process for the double cell gap structure is a cost increase factor.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, FFS(Fringe Field Switching)모드와 LTN(Low Twisted Nematic)모드를 사용함으로써 광시야각을 확보하고 선명한 화질을 표현하며 비용 상승의 문제를 개선할 수 있는 액정표시장치를 제공한다.In order to solve the above problems, by using the FFS (Fringe Field Switching) mode and Low Twisted Nematic (LTN) mode, a liquid crystal display device that can secure a wide viewing angle, express a clear image quality and improve the problem of cost increase to provide.

또한 본 발명은 다량의 보상필름과 내장형 위상자의 패터닝 공정이 요구되는 않는 상기 액정표시장치의 제조방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing the liquid crystal display device that does not require a large amount of compensation film and the patterning process of the built-in retarder.

본 발명에 따른 액정표시장치는, In the liquid crystal display device according to the present invention,

투과영역과 반사영역이 정의된 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 순차로 형성된 공통전극 및 하부 절연체층; 상기 하부 절연체층 상에 형성되며, 투과영역에서는 격자형상 및 반사영역에서는 플레인(plain) 형상으로 형성된 화소전극; 상기 반사영역의 화소전극 상에 형성된 반사층; 상기 제 2 기판 하부의 반사영역에 형성된 상부 공통전극; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되며, 투과영역에서는 액정이 비틀림각(Twist angle) 없이 배향되고, 및 반사영역에서는 액정이 소정의 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 구비하여 배향되는 액정층을 포함한다.A first substrate and a second substrate on which transmission and reflection regions are defined; A common electrode and a lower insulator layer sequentially formed on the first substrate; A pixel electrode formed on the lower insulator layer and having a lattice shape in a transmissive area and a plain shape in a reflective area; A reflection layer formed on the pixel electrode of the reflection area; An upper common electrode formed in the reflective region under the second substrate; And a liquid crystal formed between the first substrate and the second substrate, wherein the liquid crystal is oriented without a twist angle in the transmission region, and the liquid crystal is a predetermined twist angle and a pretilt angle in the reflection region. It includes a liquid crystal layer that is provided and aligned.

상기 반사영역에서 액정의 비틀림각(Twist angle)은 50~70도일 수 있다.The twist angle of the liquid crystal in the reflection area may be 50 to 70 degrees.

상기 반사영역의 액정은 상기 투과영역의 액정보다 큰 선경사각(Pretilt angle)을 가질 수 있다.The liquid crystal of the reflective region may have a pretilt angle greater than that of the liquid crystal of the transmissive region.

상기 반사영역 액정의 선경사각(Pretilt angle)은 상기 반사영역의 위상지연 값이 λ/4 를 만족시키는 각이 되도록 제어될 수 있다.The pretilt angle of the reflection area liquid crystal may be controlled such that the phase delay value of the reflection area satisfies λ / 4.

상기 액정표시장치는 상기 투과영역과 상기 반사영역의 셀갭이 같을 수 있다. The liquid crystal display may have the same cell gap between the transmission area and the reflection area.

상기 투과영역의 화소전극은 폭을 1~10㎛, 화소전극 간 간격을 1.5~20㎛로 패턴할 수 있다.The pixel electrode of the transmission region may be patterned to have a width of 1 to 10 μm and a gap between the pixel electrodes to 1.5 to 20 μm.

상기 액정표시장치는 상기 반사영역의 상부 공통전극 하부 및 상기 투과영역의 제 2 기판 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층을 추가로 포함할 수 있다. The liquid crystal display may further include an upper insulating layer or a color filter layer under the upper common electrode of the reflective region and under the second substrate of the transmissive region.

상기 액정표시장치는 상기 반사영역의 위상지연 값이 λ/4를 만족할 수 있도록 상기 반사영역의 상부 공통전극 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층을 추가로 포함할 수 있다.The liquid crystal display may further include an upper insulating layer or a color filter layer under the upper common electrode of the reflective region so that the phase delay value of the reflective region satisfies λ / 4.

상기 액정표시장치는 초기에 상기 투과영역에서의 액정 방향자는 하부편광판의 투과축과 평행하게 배향되고, 상기 반사영역에서의 액정 방향자는 소정 선경사각(Pretilt angle)과 비틀림각(Twist angle)을 구비하여 배향됨에 따라 전압이 인가되면 상기 투과영역과 상기 반사영역의 액정 위상 지연값은 각각 λ/2, λ/4일 수 있다.In the liquid crystal display, the liquid crystal director in the transmission region is initially oriented parallel to the transmission axis of the lower polarizing plate, and the liquid crystal director in the reflection region has a predetermined tilt angle and a twist angle. When the voltage is applied, the liquid crystal phase delay values of the transmission region and the reflection region may be λ / 2 and λ / 4, respectively.

본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은,In the liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention,

투과영역과 반사영역이 정의된 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판 상에 순차로 공통전극 및 하부 절연체층을 형성하는 단계; 투과영역에서는 격자형상 및 반사영역에서는 플레인(plain) 형상으로 화소전극을 상기 하부 절연체 층상에 형성하는 단계; 상기 반사영역의 화소전극 상에 반사층을 형성하는 단계; 상기 제 2 기판 하부의 반사영역에 상부 공통전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하되, 투과영역에서는 액정이 비틀림각(Twist angle) 없이 배향하고, 반사영역에서는 액정이 소정의 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 구비하도록 배향하는 액정층 형성단계를 포함한다.Providing a first substrate and a second substrate on which transmission and reflection regions are defined; Sequentially forming a common electrode and a lower insulator layer on the first substrate; Forming a pixel electrode on the lower insulator layer in a lattice shape in a transmissive area and a plain shape in a reflective area; Forming a reflective layer on the pixel electrode of the reflective region; Forming an upper common electrode in a reflection area under the second substrate; And forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate, wherein the liquid crystal is aligned in the transmission region without a twist angle, and in the reflection region, the liquid crystal is a predetermined twist angle and a pretilt angle. forming a liquid crystal layer oriented to have an angle).

상기 액정층 형성단계는 광배향 방법을 사용하거나 이온 빔(Beam)을 조사하거나 액정을 러빙하는 방법에 의해 상기 비틀림각(Twist angle)을 제어하는 것을 포함할 수 있다.The forming of the liquid crystal layer may include controlling the twist angle by using an optical alignment method, irradiating an ion beam, or rubbing the liquid crystal.

상기 액정층 형성단계는 광배향 방법을 사용하거나 이온 빔(Beam)을 조사하거나 반응성 메조겐(Reactive mesogen, RM)을 도핑한 액정에 자외선을 조사하는 방법에 의해 선경사각(Pretilt angle)을 제어하는 것을 포함할 수 있다.The liquid crystal layer forming step may control the pretilt angle by using a photoalignment method, irradiating an ion beam, or irradiating ultraviolet rays to a liquid crystal doped with reactive mesogen (RM). It may include.

상기 액정층 형성단계는 상기 비틀림각(Twist angle)을 50~70도로 제어하고, 상기 반사영역의 위상지연 값이 λ/4를 갖도록 상기 선경사각(Pretilt angle)을 제어하는 것을 포함할 수 있다.The forming of the liquid crystal layer may include controlling the twist angle to 50 to 70 degrees, and controlling the pretilt angle such that the phase delay value of the reflective region has λ / 4.

상기 방법은 상기 반사영역의 상부 공통전극 하부 및 상기 투과영역의 제 2 기판 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층을 추가로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The method may further include forming an upper insulating layer or a color filter layer under the upper common electrode of the reflective region and under the second substrate of the transmissive region.

상기 방법은 상기 반사영역의 상부 절연층 또는 컬러필터층의 두께를 조절하여 액정표시장치를 단일 구동회로로 구동하는 것일 수 있다. The method may be to drive the liquid crystal display as a single driving circuit by adjusting the thickness of the upper insulating layer or the color filter layer of the reflective region.

상기 방법은 상기 반사영역의 상부 공통전극 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층을 추가로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 상기 반사영역의 상부 절연층 또는 컬러필터층의 두께를 조절하여 상기 반사영역의 위상지연 값을 λ/4이 되도록 제어할 수 있다.The method may further include forming an upper insulating layer or a color filter layer under the upper common electrode of the reflective region, wherein the method adjusts the thickness of the upper insulating layer or the color filter layer of the reflective region. The phase delay value can be controlled to be λ / 4.

본 발명에 따르면, 보상필름과 내장형 위상자의 패터닝 공정없이도 고화질, 광시야각이 확보되는 효과가 있다. FFS(Fringe Field Switching) 모드를 사용하기 때문에 화소전극 위에 위치한 액정 분자들이 인접한 액정 분자들과의 탄성토크(elastic torque)로 인하여 회전할 수 있게 되어 고투과율의 특성도 갖는다. 또한 반사영역에 코팅된 절연층 두께 조절에 의해 단일감마특성을 맞출 수 있으며, 액정의 선경사각(Pretilt angle) 제어를 통한 광학특성 세팅(setting)이 가능하여 제조공정이 용이한 단일 셀갭의 형태로 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a high quality and a wide viewing angle can be secured even without a patterning process of a compensation film and a built-in retarder. Since the FFS mode is used, the liquid crystal molecules positioned on the pixel electrode may rotate due to the elastic torque of adjacent liquid crystal molecules, and thus have high transmittance characteristics. In addition, the single gamma characteristic can be adjusted by adjusting the thickness of the insulating layer coated on the reflective area, and the optical characteristics can be set by controlling the tilt angle of the liquid crystal. There is an effect that can be implemented.

도 1은 반사영역에 LTN(Low twisted nematic)액정을 사용한 단일 셀갭 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 반사영역에서 액정의 비틀림각(Twist angle)에 따른 초기 빛샘을 나타내는 그래프이다.
도 3은 반사영역과 투과영역의 셀갭이 4㎛로 동일할 때, 반사영역에서 액정의 선경사각(Pretilt angle)에 따른 초기 빛샘을 나타내는 그래프이다.
도 4는 반사영역에서 컬러필터층의 두께와 전압 인가에 따른 투과율 곡선 및 반사율 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 5는 반사영역에서 컬러필터층의 두께가 3㎛일 때의 전압 인가에 따른 노말라이즈된 투과율 곡선 및 반사율 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 6은 입사광의 파장이 550nm일 때의 등-명암대비율 곡선을 나타낸 것이다. (a)는 투과영역, (b)는 반사영역을 나타낸다.
1 is a cross-sectional view of a single cell gap liquid crystal display device using low twisted nematic (LTN) liquid crystals in a reflective region.
2 is a graph showing initial light leakage according to the twist angle of the liquid crystal in the reflection region.
FIG. 3 is a graph showing initial light leakage according to the pretilt angle of the liquid crystal in the reflection area when the cell gaps of the reflection area and the transmission area are equal to 4 μm.
4 is a graph showing transmittance curves and reflectance curves according to the thickness and voltage of the color filter layer in the reflection region.
FIG. 5 is a graph illustrating normalized transmittance curves and reflectance curves according to voltage application when the thickness of the color filter layer is 3 μm in the reflective region.
6 shows an iso-contrast ratio curve when the wavelength of incident light is 550 nm. (a) shows a transmission area and (b) shows a reflection area.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 액정표시장치는 제 1 기판(10), 제 1기판(20), 공통전극(30), 하부 절연체층(40), 화소전극(50, 50′), 반사층(60), 상부 공통전극(70), 및 액정층(80)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first substrate 10, a first substrate 20, a common electrode 30, a lower insulator layer 40, and a pixel electrode 50. 50 ′), a reflective layer 60, an upper common electrode 70, and a liquid crystal layer 80.

본 발명은 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20) 사이에서 투과영역과 반사영역이 정의된 반투과형 액정표시 장치에 적용될 수 있다. The present invention can be applied to a transflective liquid crystal display device in which a transmission region and a reflection region are defined between the first substrate 10 and the second substrate 20.

반투과형 액정 표시장치는 실내와 같이 어두운 환경에서는 투과형으로 디스플레이를 표현하며, 태양광이 있는 밝은 옥외 환경에서는 반사형으로 디스플레이를 표현한다. 따라서 낮이나 밝은 곳에서는 휴대폰의 백라이트를 켜지 않고도 태양이나 주변광을 반사하여 액정 화면을 볼 수 있고, 어두운 곳에서만 휴대폰의 백라이트를 켜서 액정 화면을 볼 수 있도록 함으로써 전력소모를 크게 줄일 수 있어 휴대폰이나 PDA 등의 휴대용 정보통신기기에 널리 쓰이고 있다.The transflective liquid crystal display expresses a display in a transmissive type in a dark environment such as a room, and a reflective type in a bright outdoor environment with sunlight. Therefore, you can see the LCD screen by reflecting the sun or ambient light in the daytime or bright place without turning on the backlight of the phone, and you can greatly reduce the power consumption by turning on the backlight of the phone in the dark so that you can see the LCD screen. Widely used in portable information communication devices such as PDAs.

도1은 본 발명의 일 구현예에 따른 액정표시장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

제 1기판(10), 공통전극(30) 및 하부 절연체층(40)이 형성된다. 본 발명에 사용되는 기판은 일반적으로 유리나 플라스틱판을 사용할 수 있다. 다른 공지된 방법, 재료, 기술도 사용할 수 있으며 이에 대한 어떠한 제한이 있는 것은 아니다.The first substrate 10, the common electrode 30, and the lower insulator layer 40 are formed. Generally, the board | substrate used for this invention can use glass or a plastic board. Other known methods, materials, and techniques may also be used, without any limitation.

공통전극(30)은 액정 셀에서 액정을 구동시키기 위한 화소전극에 대응되는 것으로 기준전압을 유지하는 역할을 한다.The common electrode 30 corresponds to the pixel electrode for driving the liquid crystal in the liquid crystal cell, and serves to maintain a reference voltage.

하부 절연층(40)은 산화실리콘, 질화실리콘 등으로 구성될 수 있고, 다른 공지된 방법, 재료, 기술도 사용할 수 있으며 이에 대하여 어떠한 제한이 있는 것은 아니다.The lower insulating layer 40 may be made of silicon oxide, silicon nitride, or the like, and other known methods, materials, and techniques may be used, and the present invention is not limited thereto.

하부 절연체층(40) 상에 화소전극(50, 50′)이 형성된다. 화소전극(50, 50′)은 투과영역에서는 소정의 간격이 이격되어 엇갈려 형성된 격자형상으로, 반사영역에서는 플레인(plain)형상으로 형성된다. Pixel electrodes 50 and 50 'are formed on the lower insulator layer 40. The pixel electrodes 50 and 50 'are formed in a grid shape in which the predetermined intervals are spaced apart from each other in the transmissive area, and are formed in a plain shape in the reflective area.

상기 투과영역의 전극 구조는 공통전극(30)과 화소전극(50′)이 모두 제1기판에 위치하여 프린지(Fringe) 전기장으로 구동되는 FFS(fringe field switching)모드이다. The electrode structure of the transmissive region is a fringe field switching (FFS) mode in which both the common electrode 30 and the pixel electrode 50 'are positioned on a first substrate and driven by a fringe electric field.

상기 반사영역은 상부에 공통전극(70)이 추가되어 전압을 인가하면 수직전기장에 의해 구동되는 LTN(Low Twisted Nematic)모드를 사용한다.The reflective region uses a low twisted nematic (LTN) mode driven by a vertical electric field when a common electrode 70 is added to the upper portion to apply a voltage.

상기 반사영역의 화소전극(50) 상에 반사층(60)이 형성된다. 반사층(60)에 의해 입사한 외부 광을 반사시킬 수 있다. The reflective layer 60 is formed on the pixel electrode 50 in the reflective region. External light incident by the reflective layer 60 can be reflected.

반사층(60)의 표면에는 광의 반사 효율을 높이기 위하여 다수의 곡면으로 이루어진 복수 개의 엠보싱 형상이 형성될 수 있다. The surface of the reflective layer 60 may be formed with a plurality of embossed shapes consisting of a plurality of curved surfaces in order to increase the reflection efficiency of the light.

상기 엠보싱의 형성방법으로는 예컨대, 감광성 수지층 등으로 이루어지는 수지 기재의 표면에 마스크 패턴을 통해 광을 조사하고, 현상처리에 의해 인접하는 다수의 미세한 구면형상 오목부를 형성하며, 이러한 구면형상 오목부가 다수 형성된 수지 기재의 표면에 알루미늄이나 은 등을 증착 또는 도금하여 엠보싱 형상을 갖는 반사층을 형성할 수 있다.As the method for forming the embossing, for example, light is irradiated to the surface of a resin substrate made of a photosensitive resin layer or the like through a mask pattern, and a plurality of fine spherical recesses adjacent to each other are formed by developing. Aluminum, silver, or the like may be deposited or plated on the surface of a plurality of formed resin substrates to form a reflective layer having an embossed shape.

본 발명의 상기 반사영역은 상부에 공통전극(70)이 형성된다. 따라서 전압을 인가하면 수직전기장에 의해 구동될 수 있다.In the reflective region of the present invention, a common electrode 70 is formed. Therefore, when a voltage is applied, it can be driven by a vertical electric field.

본 발명은 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이에 형성되는 액정층(80)을 포함한다. 액정층(80)은 상기 투과영역에 형성된 화소전극(50′) 상부와 상기 반사영역에 형성된 반사층(60) 상부에는 수평배향된다.The present invention includes a liquid crystal layer 80 formed between the first substrate 10 and the second substrate 20. The liquid crystal layer 80 is horizontally aligned on an upper portion of the pixel electrode 50 ′ formed in the transmission region and an upper portion of the reflective layer 60 formed in the reflective region.

상기 반사영역의 액정층(80)은 소정의 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 갖도록 배향하고, 상기 투과영역의 액정층(80)은 비틀림각(Twist angle)없이 배향한다. 즉 하부 편광필름의 투과축과 평행하게 배향된다The liquid crystal layer 80 of the reflective region is aligned to have a predetermined twist angle and a pretilt angle, and the liquid crystal layer 80 of the transmissive region is aligned without a twist angle. That is, parallel to the transmission axis of the lower polarizing film.

상기 비틀림각(Twist angle)은 비틀려 있는 네마틱 셀의 두장의 지지판 중 한쪽 표면의 방향자들이 다른쪽 지지판에 투영된 방향자 사이의 방향각을 의미한다.The twist angle means a direction angle between the directors on which the directors on one surface of the two support plates of the twisted nematic cell are projected on the other support plate.

상기 반사영역 액정의 비틀림각(Twist angle)은 90도 보다 작게 형성될 수 있고, 바람직하게는 50-70도, 가장 바람직하게는 64도 부근이다. 상기 반사영역의 액정은 상기 비틀림각(Twist angle)을 가지면서 하부에서 상부로 꼬이도록 배향될 수 있다. 즉 상기 반사영역에서는 하부 액정 배열방향을 상부 편광판의 투과축 기준으로 20~40도로 배향되게 하면 상부 액정 배열방향은 하부 편광판의 투과축과 일치하게 되어 결국 50~70도 비틀려있는 상태로 배향될 수 있다.The twist angle of the reflection area liquid crystal may be formed smaller than 90 degrees, preferably 50-70 degrees, and most preferably around 64 degrees. The liquid crystal of the reflective region may be aligned to twist from the bottom to the top while having the twist angle. That is, in the reflective region, when the lower liquid crystal array direction is oriented at 20 to 40 degrees with respect to the transmission axis of the upper polarizer, the upper liquid crystal array direction is coincident with the transmission axis of the lower polarizer, and thus the upper liquid crystal array direction is distorted 50 to 70 degrees. Can be.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 액정의 비틀림각(Twist angle)이 50~70도 범위를 벗어날수록 초기 어둠상태의 빛샘이 증가함에 따라 명암대비비가 감소하여 화질이 저하되므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, as the twist angle of the liquid crystal is out of the range of 50 to 70 degrees, the contrast ratio decreases as the light leakage in the initial dark state increases, so that the image quality is deteriorated. Do.

상기 투과영역과 상기 반사영역 하부의 액정 배열방향을 다르게 하기 위해서는 광배향 방법이나 이온 빔(Beam)을 조사하는 방법 또는 액정을 러빙(rubbing)하는 방법을 이용할 수 있다.In order to change the alignment direction of the liquid crystal under the transmission region and the lower reflection region, a light alignment method, a method of irradiating an ion beam, or a method of rubbing the liquid crystal may be used.

상기 선경사각(pretilt angle)이란 지지판 면과 인접한 액정 방향자 사이의 각을 의미한다. 본 발명에서, 상기 반사영역의 액정의 선경사각(pretilt angle)은 상기 투과영역의 액정의 선경사각(pretilt angle)보다 클 수 있다. The pretilt angle means an angle between the support plate surface and the adjacent liquid crystal director. In the present invention, the pretilt angle of the liquid crystal of the reflective region may be greater than the pretilt angle of the liquid crystal of the transmissive region.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 반사영역의 위상지연 값이 λ/4를 만족시키는 각이 되도록 상기 반사영역의 액정의 선경사각(pretilt angle)을 상기 투과영역의 액정의 선경사각(pretilt angle)보다 크게 조절하면, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)사이 반사영역과 투과영역의 셀갭이 동일한 단일 셀갭 액정표시장치의 광학상태를 맞출 수 있게 된다. More specifically, the phase delay value of the reflection area is such that the angle satisfying λ / 4 When the pretilt angle of the liquid crystal of the reflective region is adjusted to be larger than the pretilt angle of the liquid crystal of the transmissive region, the reflection region and the transmissive region between the first substrate 10 and the second substrate 20 are adjusted. It is possible to match the optical state of a single cell gap liquid crystal display device having the same cell gap.

즉 반투과형 액정표시장치에서 반사영역과 투과영역의 서로 다른 광학적 특성을 보상하는 복잡한 공정이 필요없이 투과영역 액정의 선경사각(Pretilt angle) 제어라는 용이한 공정으로 반투과형 액정표시장치의 광학상태를 맞출 수 있게 된다.That is, in the transflective liquid crystal display, the optical state of the transflective liquid crystal display can be controlled by an easy process of controlling the tilt angle of the liquid crystal in the transmissive region without the complicated process of compensating for the different optical characteristics of the reflective and transmissive regions. You can hit it.

상기 액정표시장치에 있어서, 상기 투과영역에서의 초기 액정 방향자는 하부편광판의 투과축과 평행하게 배향되고, 반사영역에서의 액정 방향자가 소정의 선경사각(Pretilt angle)과 비틀림각(Twist angle)을 구비하여 배향됨에 따라 전압이 인가되면 상기 투과영역과 상기 반사영역의 액정은 각각 λ/2, λ/4의 위상지연 값을 가질 수 있다.In the liquid crystal display device, the initial liquid crystal director in the transmission region is oriented parallel to the transmission axis of the lower polarizing plate, and the liquid crystal director in the reflection region has a predetermined tilt angle and twist angle. When the voltage is applied, the liquid crystal of the transmission region and the reflection region may have a phase delay value of λ / 2 and λ / 4, respectively.

상기 반사영역의 위상차(dΔn)가 상기 투과영역의 위상차(dΔn) 절반이 되도록 하기 위하여 광배향 방법이나 이온 빔을 조사하는 방법 또는 반응성 모조겐(Reactive mosegen, RM)을 도핑한 액정에 자외선을 조사하는 방법을 이용하여 상기 반사영역의 액정의 선경사각(pretilt angle)을 조절할 수 있다. (d는 셀갭, Δn은 액정의 복굴절 값)In order to make the phase difference dΔn of the reflecting region equal to half of the phase difference dΔn of the transmissive region, ultraviolet rays are irradiated to the liquid crystal doped with a photoalignment method, an ion beam irradiation method, or a reactive mosegen (RM). The pretilt angle of the liquid crystal in the reflective region may be adjusted by using the method. (d is the cell gap, Δn is the birefringence value of the liquid crystal)

또한 상기 반사영역 액정의 선경사각(Pretilt angle)을 조절하여 화질을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 반사영역과 투과영역의 셀갭을 4㎛로 동일하게 했을 때, 상기 반사영역 액정의 선경사각(pretilt angle)은 바람직하게는 40~48도, 더욱 바람직하게는 44도 부근으로 조절하는 좋다. 도 3에 나타난 바와 같이, 40~48도를 벗어난 범위에서는 초기 어둠 상태의 빛샘이 증가하기 때문이다.In addition, the image quality may be improved by adjusting a pretilt angle of the reflective region liquid crystal. For example, when the cell gaps of the reflection area and the transmission area are equal to 4 μm, the pretilt angle of the reflection area liquid crystal is preferably adjusted to about 40 to 48 degrees, more preferably around 44 degrees. That's good. As shown in FIG. 3, the light leakage of the initial dark state increases in the range beyond 40 to 48 degrees.

상기 선경사각(Pretilt angle)의 제어는 상기 반사영역의 dΔn값을 λ/4로 맞추기 위함인바, 셀갭(d)이 커질수록 액정의 복굴절 값(Δn)은 감소되므로 결국 선경사각(Pretilt angle)값은 증가되는 관계에 있게 된다. The control of the pretilt angle is to adjust the dΔn value of the reflective region to λ / 4. As the cell gap d increases, the birefringence value Δn decreases, so the pretilt angle value is reduced. Is in an increasing relationship.

상기 투과영역의 화소전극(50′)은 폭을 1~10㎛, 화소전극 간 간격을 1.5~20㎛로 패터닝할 수 있다. 화소전극(50′)은 각각의 화소 아래쪽에 위치한 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 투명전극으로 액정층에 전기장을 인가하는 역할을 한다. 화소전극(50′)에 패터닝하는 것은 공통전극과 화소전극간 전계를 인가해 주어 액정방향자를 컨트롤하기 위함이다. 상기 범위를 벗어나 패터닝하는 경우 액정방향자 컨트롤이 어려워 질 수 있다.The pixel electrode 50 ′ of the transmission region may be patterned to have a width of 1 to 10 μm and a gap between the pixel electrodes to 1.5 to 20 μm. The pixel electrode 50 ′ is a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO) positioned under each pixel, and serves to apply an electric field to the liquid crystal layer. The patterning on the pixel electrode 50 'is to control the liquid crystal director by applying an electric field between the common electrode and the pixel electrode. When patterning out of the above range, it may be difficult to control the liquid crystal director.

본 발명의 일 구현예에 따른 액정표시장치는 상기 반사영역의 상부 공통전극(70) 하부 및 상기 투과영역의 제 2 기판(20) 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층(100)을 추가로 포함할 수 있다. 상부 절연층 또는 컬러필터층(100)에 의해 상기 반사영역과 상기 투과영역의 단일감마특성을 구현할 수 있다. The liquid crystal display according to the exemplary embodiment may further include an upper insulating layer or a color filter layer 100 under the upper common electrode 70 of the reflective region and under the second substrate 20 of the transmissive region. Can be. A single gamma characteristic of the reflection area and the transmission area may be realized by the upper insulating layer or the color filter layer 100.

즉 상기 반사영역의 제 2 기판(20)에는 상부 공통전극(70)이 존재하고 제 1 기판(10)에는 화소전극(50)이 존재하여 전압을 인가했을 때 상부 절연층 또는 컬러필터층(100)이 수직 전기장에 영향을 미치게 된다. 따라서 액정 방향자가 느끼는 전기장의 영향이 덜 미치게 되므로 전압인가에 따른 반사율 그래프의 문턱전압과 구동전압 및 반사율에 영향을 주게 된다. 즉, 상부 절연층 또는 컬러필터층(100)의 두께를 조절함으로써 상기 반사영역과 상기 투과영역의 단일감마특성을 맞출 수 있다. That is, the upper common layer 70 is present on the second substrate 20 of the reflective region and the pixel electrode 50 is present on the first substrate 10. This will affect the vertical electric field. Therefore, the influence of the electric field felt by the liquid crystal director is less affected, thereby affecting the threshold voltage, driving voltage, and reflectance of the reflectance graph according to voltage application. That is, by adjusting the thickness of the upper insulating layer or the color filter layer 100, it is possible to match the single gamma characteristic of the reflective region and the transmission region.

본 발명의 일 구현예에 따른 액정표시장치는 상기 반사영역의 위상지연 값이 λ/4를 만족할 수 있도록 반사영역의 상기 상부 공통전극 하부에 상부 절연층을 추가로 포함할 수 있다. 즉 상기 상부 절연층을 추가하는 것은 반사영역의 dΔn이 투과영역의 절반이 되도록 하여 반사영역과 투과영역의 광학상태를 맞춰주기 위함이다. (d는 셀갭, Δn은 액정의 복굴절 값)The liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention may further include an upper insulating layer under the upper common electrode of the reflective region so that the phase delay value of the reflective region satisfies λ / 4. In other words, the upper insulating layer is added so that dΔn of the reflection area is half of the transmission area to match the optical state of the reflection area and the transmission area. (d is the cell gap, Δn is the birefringence value of the liquid crystal)

상기 절연층 대신 컬러필터층도 이용할 수 있다. 컬러필터는 절연체 역할뿐 만아니라, 제품의 두께를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 반사영역은 빛이 컬러필터층을 두번 지나고 투과영역은 한번 통과되기 때문에 색재현성 측면에서도 장점을 갖는다.A color filter layer may also be used instead of the insulating layer. The color filter not only acts as an insulator, but also has the advantage of reducing the thickness of the product. In addition, the reflection area has advantages in terms of color reproducibility because light passes twice through the color filter layer and transmission area passes once.

상기 투과영역의 액정층(80) 상부와 상기 반사영역의 상부 공통전극(70) 상부에 제 2 기판(20)이 형성되고 그 상부에 편광필름(90)이 형성될 수 있다. 제 1 기판(10) 하부에도 편광필름이 형성될 수 있다. 제 1 기판(10) 하부의 편광필름과 제 2 기판(20) 상부의 편광필름의 투과축은 서로 90도의 차이를 가진다. The second substrate 20 may be formed on the liquid crystal layer 80 of the transmission region and the upper common electrode 70 of the reflective region, and a polarizing film 90 may be formed thereon. The polarizing film may also be formed under the first substrate 10. The transmission axes of the polarizing film below the first substrate 10 and the polarizing film above the second substrate 20 have a difference of 90 degrees from each other.

상기 투과영역에서는, 전압 인가 전 초기 수평방향으로 배열된 액정들의 러빙(rubbing) 방향이 편광필름의 투과축과 일치하기 때문에 초기 어둠상태 (Normally Dark)를 유지한다. 전압을 인가하면 화소전극(50′)과 공통전극(30) 간에 프린지 전기장으로 인하여 액정들은 회전하게 되어 밝음 상태를 구현하게 된다.In the transmission region, since the rubbing direction of the liquid crystals arranged in the initial horizontal direction before voltage application coincides with the transmission axis of the polarizing film, an initial dark state is maintained. When a voltage is applied, the liquid crystals are rotated due to the fringe electric field between the pixel electrode 50 'and the common electrode 30, thereby implementing a bright state.

상기 반사영역에서 한 장의 편광필름과 반사층 사이 액정의 초기 위상지연 값이 λ/4 또는 π/2 일 때 반사율 공식은 다음과 같다. When the initial phase delay value of the liquid crystal between the polarizing film and the reflective layer is λ / 4 or π / 2 in the reflective region, the reflectance formula is as follows.

R ∝ cos2δ(V)R ∝ cos 2 δ (V)

여기서 δ는 액정 분자의 장축 방향으로 진동하는 빛과 장축 방향에 수직하는 방향으로 진동하는 빛 사이의 위상차로써 δ = 2πdΔneff/λ로 정의 된다. d는 셀 갭, Δneff은 전압에 따른 액정의 실효 복굴절 값, λ는 입사광의 파장을 나타낸다. 따라서 액정 층의 초기 상태인 δ가 π/2일 때 반사율 값이 0이 됨으로써 어둠상태를 나타내고, 전압을 인가하면 액정 분자들이 기판에 수직으로 일어나게 되어 액정 층의 δ가 0이 되므로 입사된 광이 액정 층을 지날 때 위상지연의 변화 없이 반사되어 나오므로 밝음 상태를 구현하게 된다. Here, δ is a phase difference between light oscillating in the long axis direction of the liquid crystal molecules and light oscillating in the direction perpendicular to the long axis direction, and is defined as δ = 2πdΔn eff / λ. d is the cell gap, Δn eff is the effective birefringence value of the liquid crystal according to the voltage, and λ is the wavelength of the incident light. Therefore, when the initial state δ of the liquid crystal layer is π / 2, the reflectance value becomes 0, indicating a dark state. When voltage is applied, the liquid crystal molecules are perpendicular to the substrate, and the δ of the liquid crystal layer becomes 0. As it passes through the liquid crystal layer without being reflected in the phase delay, the bright state is realized.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention having the above structure will be described.

본 발명의 제조방법은 제 1 , 2 기판 제공단계, 공통전극/하부절연층 형성단계, 화소전극 형성단계, 반사층 형성단계, 상부 공통전극 형성단계 및 액정층 형성단계를 포함한다.The manufacturing method of the present invention includes providing a first and a second substrate, forming a common electrode / lower insulating layer, forming a pixel electrode, forming a reflective layer, forming an upper common electrode, and forming a liquid crystal layer.

먼저, 투과영역과 반사영역이 정의된 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)을 제공한다. 제 1 기판 상에 순차로 공통전극(30)과 하부 절연체층(40)을 형성한다. 하부 절연체층(40) 상에 화소전극(50, 50′)을 형성한다. 화소전극(50, 50′)은 상기 투과영역에서는 격자형상으로, 상기 반사영역에서는 플레인(plain) 형상으로 형성한다. 상기 투과영역의 격자형상은 화소전극 폭을 1~10㎛, 화소전극 간 간격을 1.5~20㎛로 패턴할 수 있다. First, a first substrate 10 and a second substrate 20 in which transmission and reflection regions are defined are provided. The common electrode 30 and the lower insulator layer 40 are sequentially formed on the first substrate. The pixel electrodes 50 and 50 'are formed on the lower insulator layer 40. The pixel electrodes 50 and 50 'are formed in a lattice shape in the transmission area and in a plane shape in the reflection area. The lattice shape of the transmissive region may have a pattern of pixel electrodes having a width of 1 μm to 10 μm and a gap between pixel electrodes of 1.5 μm to 20 μm.

상기 반사영역의 화소전극(50) 상에 반사층(60)을 형성한다. 반사층(60)은 외부로부터 입사된 외부 광을 반사시키는 역할을 한다. 반사층(60)의 표면에는 광의 반사효율을 높이기 위하여 다수의 곡면으로 이루어진 복수 개의 엠보싱 형상이 형성될 수 있다. 상기 엠보싱의 형성방법으로는 예컨대, 감광성 수지층 등으로 이루어지는 수지 기재의 표면에 마스크 패턴을 통해 광을 조사하고, 현상처리에 의해 인접하는 다수의 미세한 구면형상 오목부를 형성하며, 이러한 구면형상 오목부가 다수 형성된 수지 기재의 표면에 알루미늄이나 은 등을 증착 또는 도금하여 엠보싱 형상을 갖는 반사층을 형성할 수 있다.The reflective layer 60 is formed on the pixel electrode 50 in the reflective region. The reflective layer 60 serves to reflect external light incident from the outside. The surface of the reflective layer 60 may be formed with a plurality of embossed shapes consisting of a plurality of curved surfaces in order to increase the reflection efficiency of the light. As the method for forming the embossing, for example, light is irradiated to the surface of a resin substrate made of a photosensitive resin layer or the like through a mask pattern, and a plurality of fine spherical recesses adjacent to each other are formed by developing. Aluminum, silver, or the like may be deposited or plated on the surface of a plurality of formed resin substrates to form a reflective layer having an embossed shape.

그 다음, 제 2 기판(20) 하부의 반사영역에 상부 공통전극(70)을 형성한다. 그리고 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이에 액정층(80)을 형성한다. Next, the upper common electrode 70 is formed in the reflective region under the second substrate 20. The liquid crystal layer 80 is formed between the first substrate 10 and the second substrate 20.

상기 투과영역에서는 액정을 비틀림각(Twist angle) 없이 배향하고, 및 반사영역에서는 액정이 소정의 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 구비하도록 배향한다. In the transmission region, the liquid crystal is aligned without a twist angle, and in the reflection region, the liquid crystal is aligned to have a predetermined twist angle and a pretilt angle.

액정층(80) 형성단계는 광배향 방법을 사용하거나 이온 빔(Beam)을 조사하거나 액정을 러빙(rubbing)하는 방법에 의해 상기 비틀림각(Twist angle)을 제어할 수 있다.The forming of the liquid crystal layer 80 may control the twist angle by using a photoalignment method, by irradiating an ion beam, or by rubbing the liquid crystal.

또한, 광배향 방법을 사용하거나 이온 빔(Beam)을 조사하거나 반응성 메소겐(Reactive mesogen, RM)을 도핑한 액정에 자외선(uv)을 조사하여 상기 선경사각(Pretilt angle)을 제어할 수 있다. In addition, the pretilt angle may be controlled by using a photo-alignment method, irradiating an ion beam, or irradiating UV light onto a liquid crystal doped with reactive mesogen (RM).

상기 광배향 방법은 빛을 쬐어 배향을 제어한다. 광배향은 광민감성을 갖는 분자단의 이성체 구조를 이용하거나 폴리이미드를 부분 광분해하는 방법, 시나메이트나 쿠마린과 같은 광활성 분자단을 갖는 물질을 부분적으로 다량체화하는 방법, 또는 광흡수에너지로 회절무늬를 만들어(SRG) 표면구조를 바꾸어주면 상기 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 제어할 수 있다.The photoalignment method controls the orientation by illuminating the light. Photo-alignment can be achieved by using isomeric structures of photosensitive molecular groups, partial photolysis of polyimides, partial multimerization of materials with photoactive molecular groups, such as cinnamates or coumarins, or diffraction patterns By changing the surface structure (SRG), it is possible to control the twist angle and the pretilt angle.

상기 이온 빔(Beam) 조사는 이온빔 조사각, 이온빔 에너지, 이온빔 전류밀도 및 이온빔 조사 시간 중에서 어느 하나 이상을 조절하여 상기 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 제어할 수 있다. The ion beam irradiation may control the twist angle and the pretilt angle by adjusting at least one of an ion beam irradiation angle, an ion beam energy, an ion beam current density, and an ion beam irradiation time.

액정층에 반응성 메소젠(reactive mesogen, RM)을 도핑한 후 자외선을 조사하는 방법에 있어서, 메소젠(mesogen)은 액정 성질의 메소젠기(mesogen group)를 포함하는 광가교성 고분자 공중합체를 지칭하는 것으로 사용된다. 편광된 자외선이 상기 메소젠에 조사되면 상기 메소젠의 이방성이 유도되며, 이후 열처리를 함으로써 액정의 방향성을 향상시킨다. 상기 메소젠기는 일정 온도 범위나 용액 상태에서 액정성을 나타내는 고분자 재료이다. 상기 반응성 메소젠(RM)은 액정 상 반응을 유도할 수 있는 막대형, 바나나형, 보드형, 디스크형 등의 물질 또는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 반응성 메소젠(RM)은, 예를 들어, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에폭시, 옥세탄, 비닐-에테르, 스티렌, 티오렌 그룹 등을 반응기로 포함할 수 있다. 상기 반응성 메소젠은 액정층 전체 중량에 대하여 0.1~10 중량%, 바람직하게는 1.5~2.5중량%가 적당하다. 상기 범위를 벗어나는 경우는 상기 반사영역 액정의 위상지연 값을 제어하는 데 어려울 수 있기 때문이다.
In the method of irradiating ultraviolet rays after doping reactive mesogen (RM) in the liquid crystal layer, mesogen refers to a photocrosslinkable polymer copolymer containing a mesogen group of liquid crystal properties Used to be. When the polarized ultraviolet light is irradiated to the mesogen, the anisotropy of the mesogen is induced, and then heat treatment is performed to improve the directivity of the liquid crystal. The mesogenic group is a polymer material exhibiting liquid crystallinity in a predetermined temperature range or in a solution state. The reactive mesogen (RM) may include a substance or compound, such as rod-shaped, banana-type, board-type, or disc-type, which may induce a liquid crystal phase reaction. The reactive mesogen (RM) may include, for example, acrylate, methacrylate, epoxy, oxetane, vinyl-ether, styrene, thioene group, or the like as a reactor. The reactive mesogen is suitably 0.1 to 10% by weight, preferably 1.5 to 2.5% by weight based on the total weight of the liquid crystal layer. This is because it may be difficult to control the phase delay value of the reflective liquid crystal when it is out of the range.

상기 액정표시장치 제조방법은 상기 반사영역의 상부 공통전극(70) 하부 및 상기 투과영역의 제 2 기판(20) 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층(100)을 추가로 형성하는 단계를 포함하여 형성될 수 있다. 상부 절연층 또는 컬러필터층(100)에 의해 상기 반사영역과 상기 투과영역의 단일감마특성을 구현할 수 있다. The manufacturing method of the liquid crystal display includes forming an upper insulating layer or a color filter layer 100 under the upper common electrode 70 of the reflective region and under the second substrate 20 of the transmissive region. Can be. A single gamma characteristic of the reflection area and the transmission area may be realized by the upper insulating layer or the color filter layer 100.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 액정표시장치의 전기광학적 특성을 설명한다.
Hereinafter, the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device having the above structure will be described.

상기 전기광학적 특성을 연구하기 위하여 2 X 2 존스 익스텐디드 매트릭스(Jones extended matrix) 방법에 의해 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 액정 분자들의 표면 배향력은 스트롱 앵커링 에너지(strong anchoring energy)로 가정하였다. 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 반사영역과 투과영역의 셀갭은 4μm로 하여 단일 셀갭 구조로 적용하였다. 투과영역과 반사영역에 있는 액정의 선경사각은 각각 2도와 44도로 적용하였다. 투과영역의 초기 액정 분자의 배열방향은 하부 편광필름의 투과축과 평행하고, 반사영역에서는 하부 액정 배열방향은 상부 편광필름의 투과축을 기준으로 26도 이고 상부 액정 배열방향은 하부 편광필름의 투과축과 일치하여 결국 64도 비틀려 있는 상태로 하였다. 또한 반사영역과 투과영역의 단일 감마 특성을 맞추기 위하여 반사영역에 있는 상부 공통전극(70) 밑에 컬러필터층(100)을 코팅하여 그 두께를 조절하면서 시뮬레이션을 실시하였다. 편광필름 한 장의 투과율은 41%이고 편광필름 두장의 투과율은 35%로 가정한다. In order to study the electro-optical properties, a computer simulation was performed by the 2 × 2 Jones extended matrix method. The surface orientation of the liquid crystal molecules was assumed to be strong anchoring energy. In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the cell gap between the reflection area and the transmission area is set to 4 μm, and a single cell gap structure is used. The pretilt angles of the liquid crystals in the transmissive and reflective areas were applied at 2 and 44 degrees, respectively. The arrangement direction of the initial liquid crystal molecules in the transmission region is parallel to the transmission axis of the lower polarizing film. In the reflection region, the alignment direction of the lower liquid crystal is 26 degrees relative to the transmission axis of the upper polarizing film. In the end, 64 degrees were twisted. In addition, in order to match the single gamma characteristics of the reflective and transmissive regions, the color filter layer 100 was coated under the upper common electrode 70 in the reflective region, and the simulation was performed while adjusting the thickness thereof. It is assumed that the transmittance of one polarizing film is 41% and that of two polarizing films is 35%.

도 4는 반사영역에 있는 컬러필터층의 두께(I)를 0~3.5μm 로 형성하면서 전압에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프이다. 여기서 반사영역의 상부 공통전극에 코팅하는 물질은 절연체층 대신 컬러필터층(100)을 이용하였다. 컬러필터는 절연체 역할뿐 만 아니라, 제품의 두께를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 반사영역은 빛이 컬러필터층을 두번 지나고 투과영역은 한번 통과되기 때문에 색재현성 측면에서도 장점을 갖는다. FIG. 4 is a graph showing transmittance and reflectance according to voltage while forming a thickness I of the color filter layer in the reflection region from 0 to 3.5 μm. In this case, the color filter layer 100 is used as the material to be coated on the upper common electrode of the reflective region instead of the insulator layer. The color filter not only acts as an insulator, but also has the advantage of reducing the thickness of the product. In addition, the reflection area has advantages in terms of color reproducibility because light passes twice through the color filter layer and transmission area passes once.

컬러필터층(100)의 영향에 대해서 살펴보면, 투과영역은 제 2 기판(20)에 컬러필터층(100)이 존재해도 제 2 기판(20)에 전극이 위치하지 않기 때문에 컬러필터층(100)의 영향을 받지 않는다. 그러나 반사영역은 제 2 기판(20)에 평면형태의 공통전극(70)이 존재하고 제 1 기판(10)에 화소전극(50)이 존재함으로써, 전압을 인가했을 때 상부에 위치하는 컬러필터층(100)이 수직 전기장의 세기에 영향을 미친다. 따라서 액정 방향자가 느끼는 전기장의 영향이 덜 미치게 되므로 전압 인가에 따른 반사율 그래프의 문턱전압과 구동전압 및 반사율에 영향을 준다. 따라서 반사영역의 상부에 위치하는 컬러필터의 두께를 조절함으로써 반사영역과 투과영역의 단일 감마 특성을 맞출 수 있다. Referring to the influence of the color filter layer 100, even if the color filter layer 100 is present on the second substrate 20, since the electrode is not located on the second substrate 20 is affected by the color filter layer 100. Do not receive. However, the reflective region includes a common electrode 70 having a planar shape on the second substrate 20 and a pixel electrode 50 on the first substrate 10, whereby a color filter layer disposed at an upper portion when a voltage is applied ( 100) affects the strength of the vertical electric field. Therefore, the influence of the electric field felt by the liquid crystal director is less affected, thereby affecting the threshold voltage, driving voltage, and reflectance of the reflectance graph according to voltage application. Therefore, by adjusting the thickness of the color filter located above the reflection area, it is possible to match the single gamma characteristic of the reflection area and the transmission area.

도 4에서 보는 바와 같이, 반사영역에 있는 상부 컬러필터의 두께 (I)가 0μm 에서 3μm로 증가될 때, 전압에 따른 투과율과 반사율 그래프가 단일 감마 곡선의 형태를 갖추는 것을 확인할 수 있다.(투과영역에서의 액정의 장축과 화소전극의 슬릿 각도사이의 차이 α= 10도 일 때) 투과 영역과 반사영역의 문턱전압은 모두 1.5V미만이며, 구동전압은 4.2V 부근에서 형성되는 것을 볼 수 있다. As shown in FIG. 4, when the thickness I of the upper color filter in the reflective region is increased from 0 μm to 3 μm, it can be seen that the transmittance and reflectance graphs according to voltage have the form of a single gamma curve. When the difference between the long axis of the liquid crystal in the region and the slit angle of the pixel electrode is α = 10 degrees, the threshold voltages of the transmission region and the reflection region are both less than 1.5V, and the driving voltage is formed around 4.2V. .

도 5는 상부 컬러필터의 두께 (I)가 3μm일 때, 투과영역과 반사영역의 전압에 따른 투과율 및 반사율 곡선을 보정시킨 (Normalized) 그래프이다. 반사영역과 투과영역의 구동전압은 4.2V로 서로 일치하고 전압 인가에 따른 반사율과 투과율 곡선이 서로 유사하다. 각 영역의 감마커브가 거의 일치하기 때문에 단일 구동 회로로 구동시킬 수 있다.FIG. 5 is a graph in which a transmittance and a reflectance curve are corrected according to voltages of a transmission region and a reflection region when the thickness I of the upper color filter is 3 μm. The driving voltages of the reflective and transmissive regions are 4.2V, and the reflectance and transmittance curves are similar to each other when voltage is applied. Since gamma curves of each region are almost identical, they can be driven by a single driving circuit.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서, 투과영역과 반사영역의 명암 대비율 곡선을 나타낸 것이다. 투과영역은 명암 대비율이 10:1인 영역이 전 방향기준으로 극각(polar angle) 60도 이상이고, 반사영역은 명암 대비율이 5:1인 영역이 전 방향기준으로 극각(polar angle) 40도 이상이다. 시야각 특성은 주로 투과영역에 의해 결정되므로 본 발명의 실시예에 따른 상기 액정표시장치는 우수한 광시야각 특성을 보여준다.
6 illustrates a contrast curve of a transmission area and a reflection area in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention. In the transmissive area, the area with contrast ratio of 10: 1 is 60 degrees or more in all directions, and in the reflection area, the area with contrast ratio of 5: 1 is 40 degrees in all directions. That is above. Since the viewing angle characteristic is mainly determined by the transmission region, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention shows excellent wide viewing angle characteristics.

지금까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예를 살펴보았다. 개시된 실시예는 한정적 관점이 아닌 설명적 관점으로 고려되어야 하는 바, 본 발명은 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있다. So far we looked at the specific embodiment of the present invention. The disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the present invention may be embodied in a modified form without departing from the essential features thereof.

10 : 제 1 기판 20 : 제 2 기판
30 : 공통전극 40 : 하부 절연체층
50, 50′ : 화소전극 60 : 반사층
70 : 상부 공통전극 80 : 액정층
90 : 제 2 기판 100 : 컬러필터층
10: first substrate 20: second substrate
30 common electrode 40 lower insulator layer
50, 50 ': pixel electrode 60: reflective layer
70: upper common electrode 80: liquid crystal layer
90 second substrate 100 color filter layer

Claims (14)

투과영역과 반사영역이 정의된 제 1 기판 및 제 2 기판;
상기 제 1 기판 상에 순차로 형성된 공통전극 및 하부 절연체층;
상기 하부 절연체층 상에 형성되며, 상기 투과영역에서는 격자형상 및 상기 반사영역에서는 플레인(plain) 형상으로 형성된 화소전극;
상기 반사영역의 화소전극 상에 형성된 반사층;
상기 제 2 기판 하부의 반사영역에 형성된 상부 공통전극; 및
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되며, 투과영역에서는 액정이 비틀림각(Twist angle) 없이 배향되고, 및 반사영역에서는 액정이 소정의 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 구비하여 배향되는 액정층을 포함하는 액정표시장치로서, 상기 액정표시장치는 상기 투과영역과 상기 반사영역의 셀갭이 같고, 상기 반사영역에서 액정의 비틀림각(Twist angle)은 50~70도이고, 상기 반사영역에서의 액정은 위상지연 값이 λ/4를 만족하는 소정 각도의 선경사각(Pretilt angle)을 갖되, 상기 반사영역 액정의 선경사각이 투과영역 액정의 선경사각보다 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
A first substrate and a second substrate on which transmission and reflection regions are defined;
A common electrode and a lower insulator layer sequentially formed on the first substrate;
A pixel electrode formed on the lower insulator layer, the pixel electrode having a lattice shape in the transmission area and a plane shape in the reflection area;
A reflection layer formed on the pixel electrode of the reflection area;
An upper common electrode formed in the reflective region under the second substrate; And
It is formed between the first substrate and the second substrate, the liquid crystal is aligned in the transmission region without the twist angle, and in the reflection region the liquid crystal is a predetermined twist angle and a pretilt angle (Pretilt angle) A liquid crystal display device including a liquid crystal layer oriented therein, wherein the liquid crystal display device has the same cell gap between the transmission area and the reflection area, and a twist angle of the liquid crystal in the reflection area is 50 to 70 degrees, The liquid crystal in the reflective region has a pretilt angle of a predetermined angle at which the phase delay value satisfies λ / 4, and the pretilt angle of the reflective liquid crystal is larger than the pretilt angle of the transmissive liquid crystal. Display.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 투과영역의 화소전극은 폭을 1~10㎛, 화소전극 간 간격을 1.5~20㎛로 패턴하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pixel electrode of the transmissive region is patterned to have a width of 1 to 10 mu m and a gap between pixel electrodes to 1.5 to 20 mu m. 제 1항에 있어서, 상기 액정표시장치는 상기 반사영역의 상부 공통전극 하부 및 상기 투과영역의 제 2 기판 하부에 상부 절연층 또는 컬러필터층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치. The liquid crystal display of claim 1, wherein the liquid crystal display further comprises an upper insulating layer or a color filter layer under the upper common electrode of the reflective region and under the second substrate of the transmissive region. 삭제delete 투과영역과 반사영역이 정의된 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계;
상기 제 1 기판 상에 순차로 공통전극 및 하부 절연체층을 형성하는 단계;
상기 투과영역에서는 격자형상 및 상기 반사영역에서는 플레인(plain) 형상으로 화소전극을 상기 하부 절연체 층상에 형성하는 단계;
상기 반사영역의 화소전극 상에 반사층을 형성하는 단계;
상기 제 2 기판 하부의 반사영역에 상부 공통전극을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하되, 투과영역에서는 액정이 비틀림각(Twist angle) 없이 배향하고, 반사영역에서는 액정이 소정의 비틀림각(Twist angle) 및 선경사각(Pretilt angle)을 구비하도록 배향하는 액정층 형성단계를 포함하는 액정표시장치 제조방법으로서,
상기 제조방법은 상기 투과영역과 상기 반사영역의 셀 갭을 같도록 형성하고,
상기 액정층 형성단계는 상기 비틀림각(Twist angle)을 50~70도로 제어하고, 상기 반사영역의 위상지연 값이 λ/4를 갖도록 상기 선경사각(Pretilt angle)을 제어하되, 상기 반사영역 액정의 선경사각을 투과영역 액정의 선경사각보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
Providing a first substrate and a second substrate on which transmission and reflection regions are defined;
Sequentially forming a common electrode and a lower insulator layer on the first substrate;
Forming a pixel electrode on the lower insulator layer in a lattice shape in the transmission area and a plane shape in the reflection area;
Forming a reflective layer on the pixel electrode of the reflective region;
Forming an upper common electrode in a reflection area under the second substrate; And
A liquid crystal layer is formed between the first substrate and the second substrate, wherein the liquid crystal is aligned in the transmission region without a twist angle, and in the reflection region, the liquid crystal is a predetermined twist angle and a pretilt angle. A liquid crystal display manufacturing method comprising the step of forming a liquid crystal layer oriented to have a)
The manufacturing method is formed such that the cell gap of the transmission region and the reflection region is the same,
In the liquid crystal layer forming step, the twist angle is controlled to 50 to 70 degrees, and the pretilt angle is controlled so that the phase delay value of the reflective region is λ / 4. A pretilt angle is formed larger than the pretilt angle of the transmissive liquid crystal.
제 8항에 있어서, 상기 액정층 형성단계는 광배향 방법을 사용하거나 이온 빔(Beam)을 조사하거나 액정을 러빙(rubbing)하는 방법에 의해 상기 비틀림각(Twist angle)을 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.The method of claim 8, wherein the forming of the liquid crystal layer comprises controlling the twist angle by using a photoalignment method, irradiating an ion beam, or rubbing the liquid crystal. Liquid crystal display device manufacturing method. 제 8항에 있어서, 상기 액정층 형성단계는 광배향 방법을 사용하거나 이온 빔(Beam)을 조사하거나 반응성 메조겐(Reactive mesogen, RM)을 도핑한 액정에 자외선을 조사하는 방법에 의해 선경사각(Pretilt angle)을 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.The method of claim 8, wherein the forming of the liquid crystal layer is performed by using a photoalignment method, by irradiating ultraviolet rays to a liquid crystal doped with an ion beam (Beam), or doped with reactive mesogen (RM). Method of manufacturing a liquid crystal display device, characterized in that to control the (pretilt angle). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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